三维建模与处理软件是用于创造现实中存在或不存在的三维模型对象的软件,广泛地用于各行各业。如工程设计、工业设计、艺术创作、影视视效、加工制造、模拟分析、模型重建、VR(虚拟现实)&AR(增强现实)&MR(混合现实)、游戏、动画等等。
本文主要依据建模原理和应用分类,不对软件的具体功能和历史做介绍,只是汇总。如果对某工具感兴趣,请善用搜索引擎。
一、 CAD类(计算机辅助设计)建模软件
CAD建模主要用于工程设计领域,尤其是机械设计领域。其模型特点是精确度高,且大多是参数化模型。可用作二维制图、制造、运动分析、力学特性分析等。
其中,AutoCAD主要使用二维功能,是几乎所有工程设计都必须使用的。
CATIA、UG、SolidWorks、Pro/Engineer(Cero)是目前机械设计最常见、最常使用的三维软件。国产的二维软件在上世纪八九十年代发展的相对不错,但由于受国外软件冲击没有诞生特别好的三维软件。目前只有几个国产二维CAD软件还存活在市场上。
二、 CG类(CA计算机动画)建模软件
通常见到非专业讨论说的CG一般是指3D动画短片,如游戏宣传片。把它和电影“特效”(视效)区分开来。而事实上影视视效和CG短片都是通过同类软件制作的。暂且称之为CG类软件,其应用也是相当广泛的。
除了用于影视特效、3D动画,其制作的模型也可以用于游戏、产品展示、3D打印(精度要求不高)VR&AR&MR等。
其中,3DS Max 、Maya、Houdini主要用于影视视效和3D动画,3DS Max也相对广泛地应用于室内设计行业。
Cinema 4D 近几年在广告行业开始流行。
Blender由于其开源的特性,也受到了部分小工作室和个人用户的喜爱。
三、 CAID类(计算机辅助工业设计)建模软件
CAID软件相比CG软件有更高的进度,比CAD软件的造型更自由。而且与CAD软件对接方便。其广泛地应用于工业设计、产品造型领域。
Rhinoceros
Alias
SolidThinking Evolve
Amapi Pro
Rhinoceros、Alias是最常见到的。Rhinoceros(Rhino)的用户更多,Alias则更加专一,其主要用于汽车和游艇设计,通常对接CATIA软件。
四、 数字雕刻类建模软件
雕刻类软件是笔刷式建模,自由度非常高,通常用于制作游戏或者动画角色模型的高模,配合低模有效的节省了成本。
ZBrush
MudBox
MeshMixer
3DCoat
Sculptris(Free)
Teya Conceptor
Zbrush,MudBox是最常用的,分别属于Pixologic公司和Autodesk公司。ZBrush在1997年面世,从3.0以后逐渐完善,被业界广泛接受。可以雕刻10 亿多边形的模型,故而艺术家的想象力和硬件配置才是限制。Mudbox则晚一些,2007年面世,2009年被Autodesk公司收购,所以它和max、Maya的衔接肯定是更好的。
五、 基于浏览器的建模工具
随着浏览器性能和网速的提升,以及WebGL技术的普及,云端三维设计成为可能,比软件成为可能。相比传统三维软件比较大的安装包,云建模可以在任何地点使用,在云端共享存储,无需担心备份问题。云端团队协作更加方便。
但是事实上,设计与制造公司不太可能让设计的产品、造型上传到非信任的存储空间。这就导致云端建模工具目前是不太可能有大发展的,顶多算是玩具。
Onshape(Free)
Shapesmith
3DTin
TinkerCAD
GeekCAD
Sunglass
Leopoly
六、 基于草图类建模软件
用笔划或草图与计算机交互,便于人们表达自己的思想,也非常直观。提取笔画作为建模的草图去构件三维模型,目前尚未有成熟的草图类建模软件。
SketchUp(OS)
EasyToy
Teddy
Archipelis Designer
Sunny3D
其中SketchUp主要用于建筑建模。
七、 基于照片类建模软件
用照片重建模型是比较新兴的技术之一,可以用于一些静态、低精度的模型重建。如果需要比较高的精度则需要使用相机矩阵。如果是大场景重建,还是需要使用传统的激光或结构光扫描。
Autodesk 123D Catch(Free)
Insight3D(OS)
3DSOM Pro
PhotoSynth
Photoscan
Agisofa Photoscan
八、 基于VR建模软件
相比AR和MR,VR的发展要迅速的多,大概是受VR游戏市场的刺激。用VR进行艺术创作是不少人的尝试,当然还是相对小众的。
Tilt Brush
Gravity Sketch
Unbound Alpha
Facebook Quill
Oculus Medium
Mozilla A-Painter
Gravity Sketch适合做比较大的流线型,而Oculus Medium更适合做一些小细节。
九、 专业领域建模软件
三维建模与处理软件的数量非常多,涉及的领域也非常广泛。故而只统计了一部分,且不做文字性说明。
(一) 人体建模软件
Poser
MakeHuman(OS)
(二) 城市建模软件
CityEngine
City Make
Multigen Creator(OS)
(三) 地质/矿业建模软件
3DMine
Surpac
Micromine
Leapfrog
(四) 建筑BIM建模
Revit
FormZ
Bentley
ArchiCAD
AllPLAN
Infraworks
Tekla(钢构)
Advance Steel(钢构)
Vectorworks
Digital Project
(五) GIS建模
TerraBuilder
PhotoMesh
(六) 纸模建模
Super(六角大王)
(七) 布料建模
Marvelous Designer(MD)
V-Stitcher
CLO Enterprise
(八) 纯建模软件
Silo
Moi 3D
Wings 3D(OS)
Misfit Model 3D(OS)
Metasequoia(水杉)
Clip Studio Modeler
Cheetah3D
(九) 化学生物微观建模
1. 生物分子建模
UCSF Chimera
PyMOL
POV-Ray
Molecular Modeller ( DTMM )
2. 化学分子建模
PLATON
StrukEd Demo
Tinker(win-Moilin)
MoluCAD
Facio
COSMOS PRO
Chem3D
(十) 植物建模软件
SpeedTree
PlantFactory
OnyxBAMBOO
十、 虚拟3D类引擎/API/SDK
虚拟引擎,即游戏引擎,是制作游戏工具的大集合。有开源的也有闭源的,其中最为著名的就是Unity3D 和Unreal Engine 4。
其中,Unity3D体积小、免费素材更多、中文资料多,加上国内手游市场庞大,因此国内使用者较多。而Unreal Engine 4对配置的要求更高,免费素材较少,更受游戏大厂青睐。
VirTools
Quest3D
Unity3D ---U3D(OS)
Unreal Engine 4---UE4(OS)
Vega
Open Scene Graph---OSG(OS)
Godot
Lumberyard
Cryengine
Hero Engine
OpenGL Utility Toolkit
OpenGL Performer
CG2 Vtree
Quamtum3D Mantis
十一、 开源3D网格处理库
一些处理二维/三维图像和点云数据的C++算法库,多用于研究计算机图形学的人员。
其中,Point Cloud Library 有3D的OpenCV之称。
MeshLab(OS)
Magic 3D
Point Cloud Library---PCL(OS)
Libigl
Trimesh(OS)
OpenMesh(OS)
OpenFlipper(OS)
DGtal
Mesh Processing Library---MPL(OS)
Computational Geometry Algorithms Library---CGAL (OS)
十二、 逆向工程类3D建模软件
逆向一般过程
逆向工程广泛应用与工程领域,如分析竞争对手的产品、仿制或借鉴先进产品等。
其一般流程是使用深度相机或三维扫描仪获得点云数据文件,然后进行三维重建。
目前,Geomagic Studio,RapidForm,ImageWare,CopyCAD是全球使用最广的四个逆向软件。
Geomagic
3D Reshaper
Pointsense
EdgeWise
Pidex
RapidForm
ReconstructMe
Artec Studio
PolyWorks
ImageWare
CopyCAD
Wrap3
十三、 体素类3D建模软件
体素是3D的像素,以小方块为单位,喜欢MC风格模型的朋友可以尝试一下。
MagicaVoxel(OS)
Happy3D
Blokify
3D Pixel Artist
Monolith
十四、 手机/平板建模软件
除了PC端,高速发展的手机和平板端也涌现出了一批三维软件,可以用记录一些突如其来的想法和创意。
当然,由于硬件限制,目前依旧是玩具级。
(一) 基于照片重建
Mus3D(Android)
Qlone(IOS)
Trnio(IOS)
Scandy Pro(Android)
Autodesk 123D Catch(IOS)
(二) 多边形建模 (polygon)
Sketch3D(Android)
SDF3D(Android)
3DC(Android)
SpaceDraw(Android)
(三) Nurbs
AutoQ3D CAD(Android)
Shapr3D(IOS)
uMake(iOS)
(四) 雕刻建模
d3D Sculptor(Android)
Autodesk 123D Sculpt(IOS)
Autodesk 123D Creature(IOS)
Forger(iOS)
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